BR102022014924A2

BR102022014924A2 - PLASTIC PART APPLIED TO THE FLOATING CULTIVATION OF MACROALGAE

Info

Publication number: BR102022014924A2
Application number: BR102022014924-0A
Authority: BR
Inventors: Leandro Amaral Herrera
Original assignee: Leandro Amaral Herrera
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-06

Abstract

peça plástica aplicada ao cultivo flutuante de macroalgas. a presente invenção se refere a uma peça plástica que ao encaixar, umas às outras, formam uma esteira aplicada a produção de biomassa de macroalgas marinhas e ao aperfeiçoamento do seu processo de cultivo (algicultura). sua geometria (design) permite que os cultivos das macroalgas sejam realizados na parte interior submersa da esteira que é ancorada ao substrato marinho por cabos e âncoras e/ou poitas. a invenção foi desenvolvida para minimizar esforços ergonómicos ao manejar as macroalgas e os apetrechos envolvidos no cultivo, aumentar a capacidade produtiva, ampliar os locais apropriados para cultivo, podendo até diminuir bisontes indesejáveis e, ao se utilizar de uma embarcação especializada, automatizar o processo produtivo e/ou acrescentar processos subsequentes a colheita de biomassa para obter um produto final com maior valor agregado.plastic part applied to the floating cultivation of macroalgae. The present invention refers to a plastic piece that, when fitted together, forms a mat applied to the production of marine macroalgae biomass and the improvement of its cultivation process (algiculture). Its geometry (design) allows macroalgae cultivation to be carried out in the submerged interior part of the mat, which is anchored to the marine substrate by cables, anchors and/or poitas. the invention was developed to minimize ergonomic efforts when managing macroalgae and the equipment involved in cultivation, increase production capacity, expand suitable places for cultivation, and may even reduce undesirable bison and, when using a specialized vessel, automate the production process and/or add processes subsequent to biomass harvesting to obtain a final product with greater added value.

Description

Introduction

[001] O cultivo de macroalgas - algicultura - possui importância econômica, ambiental, social e se alavanca atualmente como uma atividade denominada de “blue economy”.[001] The cultivation of macroalgae - algiculture - has economic, environmental and social importance and is currently leveraged as an activity called “blue economy”.

[002] Segundo FAO (2020), a importância econômica sobre macroalgas cultivadas no ano de 2018 em relação das coletadas representaram 97,1 % em volume do total de 32,4 milhões de toneladas combinadas (USD 13,3 bilhões). As macroalgas são conhecidas por serem um alimento saudável hipocalórico, possuindo grande valor nutritivo (Kumar & Kaladharan, 2007; Hayashi & Reis, 2012; Kumar et al., 2014). Biomassas de macroalgas marinhas são usadas para uma ampla gama produtos, incluindo hidrocoloide, sendo um aditivo alimentar atuando como agente gelificante, emulsificante, espessante e estabilizador, além de outros produtos farmacêuticos e nutracêuticos (Pickering, 2006; Holdt & Kraan, 2011).[002] According to FAO (2020), the economic importance of macroalgae cultivated in 2018 in relation to those collected represented 97.1% in volume of the total of 32.4 million tons combined (USD 13.3 billion). Macroalgae are known to be a healthy low-calorie food, having great nutritional value (Kumar & Kaladharan, 2007; Hayashi & Reis, 2012; Kumar et al., 2014). Marine macroalgae biomasses are used for a wide range of products, including hydrocolloid, being a food additive acting as a gelling, emulsifying, thickening and stabilizing agent, as well as other pharmaceutical and nutraceutical products (Pickering, 2006; Holdt & Kraan, 2011).

[003] Biorrefinarias de algas marinhas geram bioprodutos para uso comercial (Holdt & Kraan, 2011), os combustíveis advindos da biomassa de algas são conhecidos como combustíveis de 3° geração ou biocombustíveis (Jonh et al., 2011; Shi et al., 2011; Masarin et al., 2016; Roldán et al., 2017; a extração líquida (extrato de algas marinhas), um bioestimulante orgânico que está rapidamente se tornando uma prática aceita na horticultura (Turan & Kose, 2004; Stirk et al., 2004; Zodape et al.; 2008, Gelli et al, 2020); ambientalmente, cultivos de macroalgas servem para a remoção de excesso de nutrientes na água do mar como carbono, nitrogênio e fósforo (Marinho-Soriano et al., 2002).[003] Seaweed biorefineries generate bioproducts for commercial use (Holdt & Kraan, 2011), fuels from algae biomass are known as 3rd generation fuels or biofuels (Jonh et al., 2011; Shi et al., 2011; Masarin et al., 2016; Roldán et al., 2017; liquid extraction (seaweed extract), an organic biostimulant that is rapidly becoming an accepted practice in horticulture (Turan & Kose, 2004; Stirk et al. , 2004; Zodape et al.; 2008, Gelli et al, 2020); environmentally, macroalgae cultivations serve to remove excess nutrients in seawater such as carbon, nitrogen and phosphorus (Marinho-Soriano et al., 2002) .

[004] As macroalgas ao serem comparadas com outras matérias primas de origem vegetal e terrestre apresentam as seguintes vantagens: não necessitam de terras agricultáveis para crescerem, então não competem por espaço físico em culturas alimentícias e não necessitam de defensivos agrícolas nitrogenados (Dalbelo, 2016). O trabalho sobre a sustentabilidade social nas cadeias de valor da pesca e da aquicultura se tornou o principal foco da comunidade internacional (Cervantes-Godoy et al., 2014; FAO, 2020).[004] When compared to other raw materials of plant and terrestrial origin, macroalgae have the following advantages: they do not require arable land to grow, so they do not compete for physical space in food crops and they do not require nitrogenous agricultural pesticides (Dalbelo, 2016 ). Work on social sustainability in fisheries and aquaculture value chains has become a major focus of the international community (Cervantes-Godoy et al., 2014; FAO, 2020).

[005] A presente invenção se refere a uma peça plástica flutuante que, em sua parte submersa, cultivos de macroalgas são realizados e permite, através da utilização de uma embarcação especializada ao percorrer por sobre as peças acopladas, a implementação de mecanismos para automatização parcial ou total do processo produtivo, realizando os respectivos processos necessários à utilidade final da biomassa envolvida, como colheita, limpeza, trituração, separação líquido sólido, entre outros processos.[005] The present invention refers to a floating plastic part in which, in its submerged part, macroalgae cultivations are carried out and allows, through the use of a specialized vessel when traveling over the coupled parts, the implementation of mechanisms for partial automation or the entire production process, carrying out the respective processes necessary for the final use of the biomass involved, such as harvesting, cleaning, crushing, liquid-solid separation, among other processes.

State of the Art

[006] Os métodos empregados na algicultura requerem grandes esforços físicos e, consequentemente, a necessidade de elevada quantidade de mão-de-obra ao se realizar os manejos e os afazeres necessários na rotina para obter biomassa de macroalgas, estes esforços resultam na limitação ao aumento de biomassa sem que haja elevação nos custos operacionais.[006] The methods used in algiculture require great physical efforts and, consequently, the need for a high amount of labor when carrying out the management and tasks necessary in the routine to obtain macroalgae biomass, these efforts result in limiting the increase in biomass without increasing operating costs.

[007] Devem-se os esforços físicos no manejo à considerada quantidade de biomassa e dos petrechos envolvidos por área cultivada. Para garantir sustentabilidade econômica, mesmo nos pequenos projetos, macroalgas frescas (biomassa) ultrapassam toneladas produzidas.[007] The physical efforts in management are due to the considered amount of biomass and equipment involved per cultivated area. To ensure economic sustainability, even in small projects, fresh macroalgae (biomass) exceeds tons produced.

[008] De forma geral, o manejo de toda biomassa é feita manualmente, retirada das macroalgas do cultivo (colheita) e após chegada ao destino são novamente manuseadas, retirada das embarcações, em lotes reduzidos até as áreas em terra para subsequentes manejos.[008] In general, the management of all biomass is done manually, removing the macroalgae from cultivation (harvesting) and upon arrival at the destination, they are handled again, removed from the vessels, in reduced batches to the areas on land for subsequent management.

[009] Outros aspectos estão envolvidos no manejo da atividade, há necessidade de se manter as estruturas dos cultivos livres de bioincrustações, que é o processo de sucessão ecológica natural de outros organismos marinhos, para evitá-las, todos os petrechos (flutuadores, cabos, redes) são limpos manualmente numa alta frequência; as macroalgas ficam sujeitas a incorporação de outros organismos (epibiontes), agregação de outras macroalgas (epitifismo) em sua massa corporal, juntando-se a outros compostos orgânicos e/ou inorgânicos em suspensão na água do mar, os quais impregnam os talos das macroalgas e interferem na qualidade final do produto, na maioria das vezes, todas estas “sujeiras” precisam ser retiradas manualmente, quase que diariamente em alguns empreendimentos. Em cultivos comerciais, caso exista alguma automatização dos processos envolvidos para essas operações, eles ficam restritos as respectivas retro-areas, ou seja, em terra após o transporte até os locais apropriados.[009] Other aspects are involved in the management of the activity, there is a need to keep the structures of crops free from biofouling, which is the process of natural ecological succession of other marine organisms, to avoid them, all equipment (floats, cables , networks) are cleaned manually at a high frequency; macroalgae are subject to the incorporation of other organisms (epibionts), aggregation of other macroalgae (epitifism) in their body mass, joining other organic and/or inorganic compounds suspended in seawater, which impregnate the macroalgae stems and interfere with the final quality of the product, most of the time, all this “dirt” needs to be removed manually, almost daily in some projects. In commercial crops, if there is any automation of the processes involved in these operations, they are restricted to the respective back areas, that is, on land after transport to the appropriate locations.

[010] Em referência aos materiais envolvidos nos cultivos (petrechos), a grande maioria deles, não foram desenvolvidos para esta finalidade e se utiliza produtos adaptados à prática aquícola, como exemplo: os flutuadores são confeccionados por tubos de PVC com “cap” colados nas extremidades que formam posteriormente os quadros flutuantes do cultivo; redes de proteção (pano de rede de pesca) são alocados abaixo das macroalgas devido à exigência ambiental e para evitar predação por herbivoria (alimentação de animais marinhos), as redes são confeccionadas (entralhadas) artesanalmente;[010] In reference to the materials involved in cultivation (equipment), the vast majority of them were not developed for this purpose and products adapted to aquaculture practice are used, for example: floats are made from PVC tubes with glued “caps”. at the ends that later form the floating cultivation frames; protective nets (fishing net cloth) are allocated below the macroalgae due to environmental requirements and to avoid predation by herbivory (feeding of marine animals), the nets are made (carved) by hand;

[011] Diversos de outros petrechos estão presentes nos cultivos, tipo boias de “isopor”, galões, garrafas de “PET”, esses servem para sustentação das redes de proteção na superfície; cabos (cordas) de diversas especificações e diâmetros são utilizados para amarrações das estruturas, dos flutuadores, das boias, das redes de proteção; fio de poliamida (linha de pesca) ou rede tubular são utilizados para a fixação dos propágulos de macroalgas (plantar as sementes nos cultivos) nos quadros flutuantes.[011] Various other equipment is present in the crops, such as “styrofoam” buoys, gallons, “PET” bottles, these serve to support the protection nets on the surface; cables (ropes) of different specifications and diameters are used to tie structures, floats, buoys, and protection nets; polyamide thread (fishing line) or tubular net are used to fix the macroalgae propagules (plant the seeds in the crops) in the floating frames.

[012] Quanto ao sistema de cultivo, geralmente consiste em dois cabos paralelamente esticados e dispostos na superfície da água os quais são ancorados às poitas ou estacas (long-lines) e, entre eles, são fixados os tubos de PVC (flutuadores) amarrados em suas extremidades, os tubos inseridos entre os cabos (medidas de 3 m dos tubos e de 6 a 10 m de comprimento dos cabos) formam quadros sequenciais na superfície da água; os flutuadores geralmente ficam dispostos transversalmente ao sentido do fluxo da corrente de água.[012] As for the cultivation system, it generally consists of two parallel cables stretched and arranged on the surface of the water, which are anchored to poles or stakes (long-lines) and, between them, tied PVC tubes (floats) are fixed. at their ends, the tubes inserted between the cables (measures 3 m from the tubes and 6 to 10 m long from the cables) form sequential frames on the surface of the water; Floats are generally arranged transversely to the direction of flow of the water current.

[013] No plantio das macroalgas, os propágulos (fragmentos de macroalgas que crescem vegetativamente) são amarrados pela técnica de amarração denominada de “tie-tie” (linha de pesca com nós específicos) ou inseridas dentro de redes tubulares (diâmetros aproximados de 10 cm) e, em ambos casos, são fixadas no sentido transversal aos tubos de PVC (dentro dos quadros); geralmente em cada quadro são dispostas 8 linhas ou redes com propágulos de macroalgas e os espaçamentos entre 20 cm sobre a linha e 27 cm de distância entre as linhas.[013] When planting macroalgae, the propagules (fragments of macroalgae that grow vegetatively) are tied using the tying technique called “tie-tie” (fishing line with specific knots) or inserted into tubular nets (approximate diameters of 10 cm) and, in both cases, they are fixed transversely to the PVC pipes (inside the frames); Generally, in each frame, 8 lines or networks with macroalgae propagules are arranged and spaced between 20 cm on the line and 27 cm between the lines.

[014] O período de colheita pode sofrer variações sazonais e ocorrer entre 30 à 60 dias, ou até mesmo sofrer interrupções nos períodos em que a temperatura da água fique abaixo das condições intrínsecas para sobrevivência das macroalgas; A rotina de colheita ocorre em ciclos periódicos e alguns empreendimentos podem realizar 10 colheitas ao ano, sempre manualmente e com a utilização de pequenas embarcações (tipo caiaque) dividida em pequenos lotes, a biomassa coletada então é transportada a um local em terra por barcos onde são manuseadas e retiradas das embarcações para serem encaminhadas ao local de limpeza e embalagem, ou ficam à disposição para a próxima etapa do processo produtivo, processo que dependerá da aplicação final das macroalgas, podendo serem secas, moídas, trituradas, entre outros processos adicionais.[014] The harvest period may suffer seasonal variations and occur between 30 and 60 days, or even suffer interruptions in periods in which the water temperature falls below the intrinsic conditions for macroalgae survival; The harvesting routine occurs in periodic cycles and some enterprises can carry out 10 harvests per year, always manually and using small vessels (kayak type) divided into small batches, the collected biomass is then transported to a location on land by boats where they are handled and removed from the vessels to be sent to the cleaning and packaging site, or are made available for the next stage of the production process, a process that will depend on the final application of the macroalgae, which can be dried, ground, crushed, among other additional processes.

[015] Em referência a geolocalização dos cultivos, eles sempre estão alocados onde exista algum tipo de proteção natural contra as condições hidrodinâmicas marítimas mais severas e/ou próximos à costa (on-shore), porque as macroalgas podem se desprender das amarrações do cultivo por quebra dos seus talos sob forte agitação marítima, ocasionando perda de biomassa e em casos mais extremos a quebra das estruturas de cultivo ao impactar com fortes ondas e ventos; também, essas áreas são próximas a suas respectivas retro-áreas (local de desembarque em terra), ou seja, em locais onde existam facilidade para desembarque marítimo (píer) ou possibilite desembarque na areia (praias calmas) para facilitar o manuseio da biomassa e transporte da carga (biomassa).[015] In reference to the geolocation of crops, they are always located where there is some type of natural protection against the most severe maritime hydrodynamic conditions and/or close to the coast (on-shore), because macroalgae can detach from the crop's moorings. due to the breakage of its stems under strong sea agitation, causing loss of biomass and in more extreme cases the breakdown of cultivation structures when impacted by strong waves and winds; Also, these areas are close to their respective retro-areas (landing site), that is, in places where there is ease of landing at sea (pier) or where it is possible to land on the sand (calm beaches) to facilitate the handling of biomass and transport of cargo (biomass).

Defects Presented in the State of the Art

[016] Os processos empregados na atividade de algicultura requerem mecanismos automatizados inexistentes, quando se trata do manejo, motivo que restringe ao aumento produtivo sem a elevação da quantidade de mão de obra.[016] The processes used in the algiculture activity require automated mechanisms that do not exist when it comes to management, a reason that restricts the increase in production without increasing the amount of labor.

[017] Os esforços físicos empregados na atividade são significativos para os manejos necessários das etapas para o plantio, colheita, transporte e limpeza das estruturas de cultivo e da biomassa envolvida.[017] The physical efforts used in the activity are significant for the necessary management of the steps for planting, harvesting, transporting and cleaning the cultivation structures and the biomass involved.

[018] Há uma grande limitação das áreas aproveitáveis ao cultivo de macroalgas marinhas, os locais aproveitáveis ficam restritos aos mais protegidos das condições hidrodinâmicas marítimas mais severas, locais como baias, enseadas, recortes na costeira (cultivo on-shore) e próximos as respectivas retro-áreas dos projetos.[018] There is a great limitation of the areas usable for the cultivation of marine macroalgae, the usable locations are restricted to those most protected from the most severe maritime hydrodynamic conditions, places such as bays, coves, coastal sections (on-shore cultivation) and close to the respective retro-areas of projects.

[019] As estruturas de cultivo não permitem proteção às macroalgas com relação as forças hidrodinâmicas das águas, impossibilita o cultivo de espécimes mais “frágeis”, em locais mais abertos e/ou mais afastados da costa (off-shore).[019] Cultivation structures do not allow protection for macroalgae from the hydrodynamic forces of the water, making it impossible to cultivate more “fragile” specimens, in more open locations and/or further from the coast (off-shore).

[020] Os flutuadores (tubos de PVC) não são projetados para suportar os picos de esforços físicos ocasionados por eventos hidrodinâmicos marítimos, podendo ocasionar danificações irreparáveis, ocasionando perda de biomassa por fragmentação do cultivo e prejuízos com a reposição dos petrechos envolvidos.[020] Floats (PVC tubes) are not designed to withstand the peaks of physical effort caused by maritime hydrodynamic events, which can cause irreparable damage, causing loss of biomass due to fragmentation of the cultivation and losses with the replacement of the equipment involved.

[021] Os petrechos necessários para o cultivo são de difícil remoção das bioincrustações, dentre eles, os tubos de PVC (flutuadores), diversos cabos, redes de proteção, as boias, os galões e qualquer outro objeto envolvido no cultivo.[021] The equipment needed for cultivation is difficult to remove biofouling, including PVC pipes (floats), various cables, protection nets, buoys, jerry cans and any other object involved in cultivation.

[022] As redes de proteção sofrem movimentações involuntárias (“efeito véu”) em consequência ao fluxo das correntes marítimas, este movimento faz com que as macroalgas entrem em contato com as redes ocasionando quebra dos talos por ação mecânica entre a rede e os talos das macroalgas ocasionando perda de biomassa.[022] The protection nets undergo involuntary movements (“veil effect”) as a result of the flow of sea currents, this movement causes the macroalgae to come into contact with the nets, causing the stems to break due to mechanical action between the net and the stems. of macroalgae causing loss of biomass.

[023] As macroalgas, quando em contato com as redes de proteção, ficam expostas a herbivoria (principal alimento de algumas espécimes de tartarugas marinhas) elevando a perda de biomassa.[023] Macroalgae, when in contact with protection nets, are exposed to herbivory (the main food of some sea turtle specimens) increasing the loss of biomass.

[024] Há necessidade de se confeccionar manualmente (entralhar) as redes de proteção das estruturas de cultivo e realizar manutenções periódicas, além de ficarem expostas aos acidentes e aos desgastes naturais.[024] There is a need to manually create (carve) the protective nets for cultivation structures and carry out periodic maintenance, in addition to being exposed to accidents and natural wear and tear.

[025] Existe a possibilidade de desprendimento das redes de proteção por fadiga mecânica ou qualquer outro incidente, assim, o problema apresentado permitem a entrada de animais herbívoros, ocasionando perda rápida e significativa de biomassa.[025] There is the possibility of the protection nets detaching due to mechanical fatigue or any other incident, thus, the problem presented allows the entry of herbivorous animals, causing rapid and significant loss of biomass.

[026] Ainda sobre as redes de proteção, e necessário sua troca ou retirada para limpeza em terra com jatos de água sob pressão.[026] Still on the protection nets, it is necessary to exchange or remove them for cleaning on land with pressurized water jets.

[027] Há baixa eficiência produtiva por diversos motivos da perda de biomassa, incluindo-se as fragmentações dos talos das macroalgas nas ressacas e/ou tempestades.[027] There is low production efficiency for several reasons of biomass loss, including fragmentation of macroalgae stems in hangovers and/or storms.

[028] As macroalgas coletadas podem apresentar uma grande quantidade de epibiontes e/ou epitifismo gerando manejos pós colheita e pode levar a diminuição da qualidade da biomassa (produto final).[028] The collected macroalgae can present a large amount of epibionts and/or epiphysis, generating post-harvest management and can lead to a decrease in the quality of the biomass (final product).

Purpose of the Invention

[029] O objetivo da invenção desenvolvida foi solucionar os defeitos apresentados no estado da técnica e, oferecer vantagens à atividade de algicultura para o cultivo de qualquer espécie de macroalgas marinha, especificamente: • Melhorar as condições operacionais na produção (ergonomia aplicada ao manejo) e/ou facilitar manejo no cultivo das macroalgas marinhas; • Reduzir os custos operacionais da atividade como um todo, principalmente mão de obra; • Aumentar quantitativamente a biomassa por área produtiva, evitar as perdas de biomassa; • Possibilitar utilizar petrechos que são desenvolvidos especificamente para o propósito de algicultura e não sejam objetos improvisados; • Minimizar os efeitos hidrodinâmicos marítimos sob as macroalgas marinhas e consequentemente possibilitar ampliar as áreas propícias ao cultivo; • Reduzir os riscos operacionais com relação as intemperes e as variações das condições marítimas; • Melhorar a qualidade das macroalgas com a diminuição dos epibiontes, efeito que pode ser alcançado quando os cultivos estiverem alocados em locais mais afastados da costa (off-shore) e a utilização de limpeza mecanizada realizada através de uma embarcação especializada; • Ao se utilizar de embarcações especializadas, ou seja, construída com a finalidade de manejo na atividade de algicultura, permitir automatizar as etapas dos processos produtivos, colheita, limpeza das macroalgas e petrechos e, inserir outros processos à embarcação com a finalidade de agregar valor ao produto final (biorrefinaria embarcada).[029] The objective of the invention developed was to solve the defects presented in the prior art and offer advantages to the algiculture activity for the cultivation of any species of marine macroalgae, specifically: • Improve operational conditions in production (ergonomics applied to management) and/or facilitate management in the cultivation of marine macroalgae; • Reduce the operating costs of the activity as a whole, mainly labor; • Quantitatively increase biomass per productive area, avoid biomass losses; • Make it possible to use equipment that is specifically developed for algiculture purposes and is not improvised objects; • Minimize maritime hydrodynamic effects on marine macroalgae and consequently make it possible to expand areas suitable for cultivation; • Reduce operational risks in relation to bad weather and variations in maritime conditions; • Improve the quality of macroalgae by reducing epibionts, an effect that can be achieved when crops are located further from the coast (off-shore) and the use of mechanized cleaning carried out using a specialized vessel; • When using specialized vessels, that is, built for the purpose of handling algiculture activities, it allows the automation of the stages of the production processes, harvesting, cleaning of macroalgae and equipment and, inserting other processes into the vessel with the purpose of adding value to the final product (onboard biorefinery).

Brief Description of the Invention

[030] A presente invenção compreende em uma peça plástica que se encaixa, umas às outras, utilizada para o cultivo flutuante de macroalgas marinhas. As peças plásticas encaixadas formam uma esteira linear e, dentro dessas, em sua parte submersa, cultivos das macroalgas são realizados. A esteira (estrutura de cultivo) apresenta vantagens como a melhoria ergonômica aplicada aos operadores na execução do manejo, a redução dos riscos operacionais com relação aos incidentes e as variações das condições marítimas, a elevação da quantidade de biomassa sem elevação de custos operacionais, a implantação de cultivos mais afastados da costa marítima (off-shore) e a esteira permite a implementação parcial ou total de automatização dos processos envolvidos no cultivo.[030] The present invention comprises a plastic piece that fits together, used for the floating cultivation of marine macroalgae. The fitted plastic pieces form a linear mat and, within these, in their submerged part, macroalgae cultivation is carried out. The conveyor belt (cultivation structure) presents advantages such as the ergonomic improvement applied to operators when carrying out management, the reduction of operational risks in relation to incidents and variations in maritime conditions, the increase in the amount of biomass without increasing operational costs, the implementation of crops further away from the sea coast (off-shore) and the treadmill allows the partial or total implementation of automation of the processes involved in cultivation.

Description of the Drawings

[031] Figura 1 - Croqui em perspectiva da peça plástica, o objeto da presente invenção é uma peça plástica concebida em peça única e detalhada por um conjunto de subpartes unificadas e, de acordo com os numerais em referência na figura, sendo: (1) flutuador, (2) superfície inferior (parte submersa), (3) paredes laterais, (4) furo de fixação da esteira, (5) pino para fixação da esteira e (6) área para encaixe dos fios contendo as macroalgas marinhas (rasgos laterais em forma de “U” invertido).[031] Figure 1 - Perspective sketch of the plastic part, the object of the present invention is a plastic part designed in a single piece and detailed by a set of unified subparts and, according to the numerals referenced in the figure, being: (1 ) float, (2) lower surface (submerged part), (3) side walls, (4) mat fixing hole, (5) pin for attaching the mat and (6) area for fitting the wires containing marine macroalgae ( side slots in the shape of an inverted “U”.

[032] Figura 2 - A figura representa o fluxograma do processo produtivo ao se utilizar da invenção (peça plástica), apresentando processos manuais ou automatizado com o auxílio de uma embarcação especializada.[032] Figure 2 - The figure represents the flowchart of the production process when using the invention (plastic part), presenting manual or automated processes with the help of a specialized vessel.

Detailed Description of the Invention

[033] A presente invenção compreende em uma peça plástica a qual se encaixa, umas às outras, destinadas ao cultivo flutuante de macroalgas marinhas. A peça plástica, conforme croqui em vista na perspectiva (Figura 01) e detalhado por subpartes unificadas que é composta por dois flutuadores laterais (1) que, quando na montagem da esteira, ficam paralelamente dispostos na superfície da água, o dimensionamento do flutuador garante estabilidade ao cultivo na superfície da água e a possibilidade de se realizar operações necessárias ao manejo; independentemente do método operacional a ser escolhido, manual ou automático, a robustez da peça plástica garantem que uma pessoa possa se firmar sobre a estrutura para manejo do cultivo.[033] The present invention comprises a plastic piece that fits together, intended for the floating cultivation of marine macroalgae. The plastic part, as per the sketch in perspective view (Figure 01) and detailed by unified subparts, which is composed of two lateral floats (1) which, when assembling the mat, are arranged parallel to the surface of the water, the sizing of the float ensures stability to cultivation on the water surface and the possibility of carrying out operations necessary for management; Regardless of the operational method to be chosen, manual or automatic, the robustness of the plastic part ensures that a person can stand on the structure to manage the cultivation.

[034] Em sua superfície inferior (2), a parte de baixo que fica submersa, é limitada em profundidade pelas paredes laterais, juntando-se a geometria (“design”) e espessura da chapa, garantem a força estrutural, quando se somam aos detalhes arredondados, nervuras, ângulos entre as paredes, ou seja, o dimensionamento da geometria da peça plástica; Além disso, devido a parte submersa ser fechada, com folgas entre as peças quando montadas, permite atender a legislação ambiental vigente, na qual, as macroalgas devem permanecer dentro da estrutura de cultivo e não serem dispersas ao ambiente aquático.[034] On its lower surface (2), the lower part that is submerged, is limited in depth by the side walls, together with the geometry (“design”) and thickness of the plate, guarantee structural strength, when added to the rounded details, ribs, angles between the walls, that is, the dimensioning of the geometry of the plastic part; Furthermore, because the submerged part is closed, with gaps between the pieces when assembled, it allows to comply with current environmental legislation, in which macroalgae must remain within the cultivation structure and not be dispersed into the aquatic environment.

[035] Já as paredes laterais (3) possibilitam delimitar a profundidade e o volume de água no qual as macroalgas iram se desenvolver, as paredes também fornecem proteção às macroalgas marinhas que atuam contra as forças hidrodinâmicas das correntes marítimas externas à esteira, servem como “quebra-mar”. No detalhe, estão dispostos os recortes laterais em formato de “U” invertidos (6) e esses recortes na altura da linha da água são utilizados para ser transpassado as linhas com macroalgas inseridas (plantio), deve-se observar que o distanciamento entre os detalhes permite a padronização no distanciamento entre os propágulos de macroalgas marinhas plantadas em toda a extensão da peça plástica.[035] The side walls (3) make it possible to limit the depth and volume of water in which the macroalgae will develop, the walls also provide protection to the marine macroalgae that act against the hydrodynamic forces of sea currents external to the wake, serving as "breakwater". In detail, the side cutouts are arranged in the shape of an inverted “U” (6) and these cutouts at the height of the water line are used to cross the lines with inserted macroalgae (planting), it should be noted that the distance between the details allows for standardization in the distance between the marine macroalgae propagules planted across the entire length of the plastic piece.

[036] Quanto a fixação entre as peças plásticas para formar a esteira são utilizados os furos (4) e os pinos (5) laterais, esses posicionados nas extremidades laterais da peça plástica; no mecanismo de junção, os pinos são acoplados aos furos da peça plástica subsequente. Ao observar detalhadamente, as peças plásticas são ligeiramente cônicas, a vista frontal (região dos furos) da área projetada é maior que a vista traseira (região dos pinos), ou seja, a traseira de uma peça adentra na parte frontal da peça subsequente com ligeira “folga”, sendo a folga suficiente para trocas de água do cultivo e possibilita a movimentação da esteira, ou seja, as folgas entre peças, inclui-se entre os pinos e furos, são dimensionados para atuarem ao mesmo tempo contra o desprendimento entre as peças e permitir a flexibilidade longitudinal da esteira. A flexibilização possibilita que a esteira absorva aos impactos da água nas movimentações marítimas e também que ela seja elevada (içada) por embarcação especializada para processos automatizados subsequentes, a elevação é possível devido a geometria da peça plástica e a formação de ângulos entre as peças encaixadas, isso devido ao correto dimensionamento das folgas e a conicidade da peça no sentido longitudinal da esteira.[036] Regarding the fixation between the plastic parts to form the mat, the holes (4) and the side pins (5) are used, these positioned at the lateral ends of the plastic part; In the joining mechanism, the pins are coupled to the holes in the subsequent plastic part. When observing in detail, the plastic parts are slightly conical, the front view (hole region) of the projected area is larger than the rear view (pin region), that is, the back of a part enters the front of the subsequent part with slight “play”, the clearance being sufficient for changing the cultivation water and enabling the movement of the mat, that is, the clearances between parts, including between the pins and holes, are dimensioned to act at the same time against detachment between the parts and allow longitudinal flexibility of the belt. The flexibility allows the mat to absorb the impacts of water during maritime movements and also for it to be elevated (lifted) by a specialized vessel for subsequent automated processes. The lifting is possible due to the geometry of the plastic part and the formation of angles between the fitted parts , this is due to the correct dimensioning of the gaps and the conicity of the part in the longitudinal direction of the belt.

[037] Outra função abrangida para os pinos e furos nas extremidades das peças plásticas quando montadas em formato de esteirais são para que sejam utilizadas na fixação dos cabos de ancoragem ao substrato marinho e as boias de sinalização náutica, entre outras necessidades relacionada à segurança náutica.[037] Another function covered for the pins and holes at the ends of the plastic parts when assembled in the form of mats is for them to be used to fix anchor cables to the marine substrate and nautical signaling buoys, among other needs related to nautical safety .

[038] Então, para que a peça apresente todas as condições necessárias de sua utilidade, dentre elas a geometria, a resistência aos esforços mecânicos aplicados, entre outros, existem alguns processos de fabricação que podem ser elencados para sua fabricação, o processo de termo formação em dupla chapa - “twin sheet thermoforming”, ou termoformação - “vacuum forming” em duas partes com soldagem à quente (termosoldagem) dos flutuadores, ou laminado em resina com fibra-de-vidro, ou qualquer outro processo que atenda à necessidade de uso, desde que a peça final seja única e em material polimérico.[038] So, for the part to present all the necessary conditions for its usefulness, including geometry, resistance to applied mechanical efforts, among others, there are some manufacturing processes that can be listed for its manufacture, the thermal process double sheet forming - “twin sheet thermoforming”, or thermoforming - “vacuum forming” in two parts with hot welding (thermosolding) of the floats, or laminated in resin with fiberglass, or any other process that meets the need of use, as long as the final piece is unique and made of polymeric material.

[039] Como já mencionado, as peças acopladas garantem a flutuabilidade do sistema, portanto, a flutuabilidade da esteira ocorre devido às características intrínsecas ao processo de transformação plástica envolvido, dentre os processos dos quais podem ser utilizados para sua fabricação, todos eles devem existir a possibilidade da ocorrência de “bolsas de ar” formadas em locais especificados no projeto e permitir que a peça plástica fique parte submersa e parte acima da linha da água, dependendo exclusivamente da geometria (“design”) das mesmas.[039] As already mentioned, the coupled parts guarantee the buoyancy of the system, therefore, the buoyancy of the mat occurs due to the intrinsic characteristics of the plastic transformation process involved, among the processes that can be used for its manufacture, all of them must exist the possibility of the occurrence of “air pockets” formed in locations specified in the project and allowing the plastic part to be partly submerged and partly above the water line, depending exclusively on their geometry (“design”).

[040] Nas extremidades das esteiras, além dos locais sugeridos para a ancoragem do sistema de cultivo, “tampões” são montadas, provenientes de recortes de placas lisas, preferencialmente confeccionadas do mesmo material polimérico que a peça plástica, sendo seu formato, a área projetada do “vazio” existente o qual permite, após sua montagem, o fechamento de toda a parte submersa nas extremidades da esteira, tanto na parte frontal quanto na parte traseira e, ambos fixados ao se perfurar seus cantos, tanto da peça plástica quanto da chapa (tampa) em regiões onde são feitas amarrações seguras ao desprendimento, podendo também, ser utilizado qualquer outro recurso com a mesma finalidade, podendo ser redes de proteção fixados igualmente aos tampões, desde que seja de fácil remoção.[040] At the ends of the mats, in addition to the suggested locations for anchoring the cultivation system, “plugs” are mounted, coming from cutouts of smooth plates, preferably made from the same polymeric material as the plastic part, with its shape, the area designed from the existing “void” which allows, after assembly, the closure of the entire submerged part at the ends of the belt, both at the front and at the rear and, both fixed by drilling their corners, both the plastic part and the plate (cover) in regions where secure moorings are made to the detachment, and any other resource may also be used for the same purpose, including protection nets fixed equally to the plugs, as long as they are easy to remove.

[041] Quanto método de cultivo das macroalgas marinhas, eles podem ser realizados de forma manual (métodos artesanais), ou automatizados ao se utilizar uma embarcação projetada para esta finalidade, conforme demostrado no fluxograma (Figura 2).[041] Regarding the method of cultivating marine macroalgae, they can be carried out manually (artisanal methods), or automated using a vessel designed for this purpose, as shown in the flowchart (Figure 2).

[042] Tratando-se especificamente do processo produtivo, os cultivos de macroalgas marinhas são iniciados e realizados através do plantio de propágulos inseridos dentro da peça plástica (esteira) manualmente ao se fixar os fios ou redes tubulares com as respectivas macroalgas inseridas neles e, esses fios, encaixados nos recortes das laterais das paredes (6) da peça plástica, assim, as macroalgas ficam dispostas transversalmente ao sentido longitudinal da esteira.[042] Specifically dealing with the production process, marine macroalgae cultivations are initiated and carried out by planting propagules inserted inside the plastic piece (mat) manually by fixing the threads or tubular networks with the respective macroalgae inserted in them and, these wires, fitted into the cutouts on the sides of the walls (6) of the plastic piece, thus, the macroalgae are arranged transversely to the longitudinal direction of the mat.

[043] Após o período necessário ao crescimento se processa a colheita que poderá ser realizada tanto manualmente quanto em sistema automatizado. No processamento manual, o maricultor ao percorrer por dentro da estrutura e sobre a peça plástica, retira as macroalgas se utilizando das próprias mãos e transpassa a biomassa para uma embarcação (tipo caiaque ou pequenos barcos); já em sistema automatizado, com o auxílio de uma embarcação construída para esta finalidade (tipo catamarã), a embarcação ao sobre a esteira e se eleva a estrutura de cultivo (esteira) com as macroalgas dentro delas, o sistema permite que processos posteriores sejam realizados de forma embarcada, tais como, separação das macroalgas da esteira, colheita, limpeza as macroalgas e estruturas do cultivo (esteira). Esses processos são possíveis com a utilização de correias transportadoras, tamboreamentos, jatos de água e escovas rotativas acionados por mecanismos hidráulicos. As etapas do processamento de ambos, manual ou automatizado, estão esquematizados conforme fluxograma do ciclo produtivo (Figura 2).[043] After the period necessary for growth, harvesting takes place, which can be carried out either manually or in an automated system. In manual processing, the shellfish farmer, when going through the structure and over the plastic piece, removes the macroalgae using his own hands and transfers the biomass to a vessel (like a kayak or small boats); already in an automated system, with the help of a vessel built for this purpose (catamaran type), the vessel sits on the mat and the cultivation structure (mat) with the macroalgae inside is raised, the system allows subsequent processes to be carried out on board, such as separating the macroalgae from the mat, harvesting, cleaning the macroalgae and cultivation structures (mat). These processes are possible with the use of conveyor belts, drums, water jets and rotating brushes driven by hydraulic mechanisms. Both manual and automated processing steps are outlined according to the production cycle flowchart (Figure 2).

[044] Conclui-se que, a invenção proposta para o cultivo flutuante de macroalgas marinhas com a utilização da peça plástica, formando-se uma esteira, soluciona vários requisitos dos defeitos apresentados no estado da técnica e permite automatização parcial ou total do processo produtivo com a implementação de uma embarcação projetada com tecnologias ainda não desenvolvidas; a automatização possibilita aumentar do valor agregado no produto final. Ao envolver outros processos de produção não citados (biorrefinaria embarcada) se torna possível produzir aditivo para ração animal e/ou um bioestimulante foliar agrícola, ou qualquer outro produto que necessite de macroalgas marinhas na sua composição.[044] It is concluded that the proposed invention for the floating cultivation of marine macroalgae with the use of a plastic piece, forming a mat, solves several requirements of the defects presented in the state of the art and allows partial or total automation of the production process with the implementation of a vessel designed with technologies not yet developed; Automation makes it possible to increase added value in the final product. By involving other production processes not mentioned (onboard biorefinery) it becomes possible to produce an additive for animal feed and/or an agricultural foliar biostimulant, or any other product that requires marine macroalgae in its composition.

Claims

1. Plastic piece applied to the cultivation of macroalgae, characterized by its shape that allows them to fit together at the end, forming a linear mat where marine macroalgae cultivations are carried out.

2. Plastic part applied to the cultivation of macroalgae, characterized by the possibility of cultivation for any specimens of macroalgae.

3. Plastic part according to claim 1, characterized by its structural design, the rounded corners, absent ribs, the positioning of the air pockets, the thickness of the walls and also the material (polymer) of the sheets, confer mechanical resistance to the purpose of utility in a single piece.

4. Plastic part according to claim 1, characterized in that its thermoplastic polymer density is higher than that of water so that the lower part of the floats is below the water line, where wires are attached to its sides (transversely to the mat) with macroalgae inserted into them, and the upper part, air pockets are present between the sheets (floats) due to the plastic part forming process, guaranteeing the buoyancy necessary for the purpose of use.

5. Plastic part according to claim 1, characterized by its smooth surfaces, rounded corners between the details, lack of sharp angulation in the details and the surface rigidity of the polymer used, providing greater difficulty for the incorporation of fouling organisms and greater ease of cleaning .

6. Plastic part according to claim 1, characterized by allowing the external shape of the walls to serve as a “breakwater” for macroalgae and enabling the use of productive areas more influenced by severe maritime conditions (off-shore).

7. Plastic part according to claim 1, characterized by its structural conformation and area for planting macroalgae, whether internal to the structure, both protecting and minimizing the influence of extreme maritime conditions that contribute to the decrease in biomass caused by breakage of the stalks of macroalgae.

8. Plastic piece according to claim 1, characterized in that its combination of equally constituted parts is the marine macroalgae cultivation structure itself, without the need for the use of cables, additional floats or any other equipment to maintain the seaweed cultivation structure. marine macroalgae.

9. Plastic piece according to claim 1, characterized by allowing the planting of macroalgae to be carried out when entering the mat without needing another vessel for body support and enabling the producer (shellfish farmer) to walk through the crops supported on the lower surface of the treadmill.

10. Plastic part according to claim 1, characterized by its design allowing the formation of front and rear inclination angles between assembled parts, allowing movement in its linear extension so that it can be elevated to a specialized vessel and enabling the collection and cleaning of both macroalgae as well as the conveyor belt itself, whether in manual or automated processes.

11. Plastic part according to claim 1, characterized by enabling the collected biomass, when using a specialized vessel and automated mechanisms for separation, harvesting and cleaning of biomass, to be ready to be packaged for sale, or enabling, in subsequent sequential processes, a biorefinery to obtain higher value-added products such as biofertilizers, animal feed additives, among others.